1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
При выполнении и оформлении курсовой работы следует:
- на титульном листе указать название университета, кафедры, номер учебной группы, фамилию, имя и отчество студента, название и номер работы (для студентов заочного факультета – номер зачетной книжки);
- использовать стандартные листы писчей бумаги, с рамками в соответствии с требованиями ЕСКД;
- при расчетах пользоваться международной системой единиц СИ;
- схемы и графики выполнять карандашом с помощью чертежных инструментов, используя стандартные графические обозначения элементов схем и стандартные буквенные обозначения величин;
- характеристики полупроводниковых приборов и все необходимые графические построения должны быть выполнены на миллиметровой бумаге;
- перечень литературы должен быть оформлен в полном соответствии с требованиями библиографического описания документов.
Номер варианта задания 1,3 выбирается студентом с последней цифре номера зачетной книжки, для задания 2 по двум последним цифрам зачетки (если номер больше 20 – вычесть число 20, 40,60 или 80 до попадания в диапазон вариантов, для номеров 00 принять вариант 20).
2. ЗАДАНИЕ №1. Определение дифференциальных параметров транзисторов по их статическим характеристикам. расчет параметров эквивалентной схемы биполярного транзистора
1. Определить значения h -параметров биполярного транзистора в рабочей точке, заданной напряжениями и токами, приведенными табл.1. Объяснить физический смысл параметров.
2. Рассчитать по полученным в п.1 данным значения физических параметров (параметров эквивалентной схемы) транзистора. Привести Т-образную эквивалентную схему транзистора. Транзистор включен по схеме с общим эмиттером.
3. Определить параметры полевого транзистора в заданной (табл.1) рабочей точке. Транзистор включен по схеме с общим истоком.
4. Методические указания к выполнению задания №1 представлены в работе [7].
Таблица 1
| Координаты рабочей точки | |||||||||||
| Биполярный транзистор | Iк,мА | ||||||||||
| Uкэ,В | 3,5 | 3,5 | |||||||||
| Характеристики | Рис.№ | ||||||||||
| Полевой транзистор | Uси,В | 4,8 | 9,6 | ||||||||
| Iс,мА | 2,5 | 3,5 | 3,5 | 2,5 | |||||||
| Характеристики | Рис.№ |
|
Рис.2
Рис.3
|
3. ЗАДАНИЕ № 2. Синтез комбинационной логической схемы
Используя заданное (табл.2) логическое выражение, выполнить следующее:
- определить необходимое колличество переменных
- записать уравнение
-рассчитать для заданного выражения таблицу истинности;
-минимизировать исходное выражение;
-в соответствии с минимизированным выражением:
а) построить комбинационную логическую схему на элементах И, ИЛИ, НЕ;
б) перевести уравнение в указанный преподавателем базис;
в) построить комбинационную логическую схему на указанной преподавателем стандартной серии логических интегральных микросхем;
г) построить комбинационную логическую схему на электромагнитных реле. Конкретный тип реле выбрать самостоятельно по справочной литературе;
д) сформулировать требования к источникам питания для разработанных по пп. б) и в) комбинационных логических схем.
Таблица 2
| №№ п.п. | Y – запись через минтермы |
| 0,1,2,8,12,13 | |
| 1,2,4,6,7,8,15 | |
| 3,4,6,7,12,13 | |
| 1,3,4,7,10,11 | |
| 0,2,3,5,6,10 | |
| 0,3,4,7,9,10 | |
| 0,2,3,6,12,13 | |
| 2,3,5,8,11,14 | |
| 0,2,3,5,6,7 | |
| 1,2,3,4,5,7 | |
| 0,1,3,4,5,6 | |
| 3,4,7,8,10,15 | |
| 4,5,6,8,9,11 | |
| 1,5,9,13,14,15 | |
| 2,3,5,6,7 | |
| 1,3,5,7,9,11 | |
| 1,2,5,6,9,10 | |
| 0,3,4,7,8,15 | |
| 4,6,7,12,14,15 | |
| 2,3,6,7,10,12 |
4. ЗАДАНИЕ №3. Разработка принципиальных электрических схем параллельного и последовательного суммирующих счетчиков.
1. Разработать принципиальную электрическую схему параллельного суммирующего счетчика (табл.5).
2. Разработать принципиальную электрическую схему последовательного суммирующего счетчика (табл.3).
3. Построить временные диаграммы счетчиков.
4. В пояснительной записке привести полное описание методики разработки счетчиков.
5. Выполнить проверку работоспособности счетчиков с помощью одной из программ моделирования электронных схем. При необходимости внести исправления в разработанные схемы. Результаты моделирования представить в пояснительной записке.
Таблица 3
| №№ п.п. | Модуль счета Кс | |
| Параллельный счетчик | Последовательный счетчик | |
1. Разработать схему суммирующего параллельного счетчика с модулем счета Кс = 7 на универсальных триггерах. Начертить временную диаграмму работы счетчика.
Суммирующие счетчики выполняют прямой счет, т.е. каждый приходящий на вход импульс увеличивает число, соответствующее состоянию счетчика, на единицу.
В параллельных счетчиках счетные импульсы подаются одновременно на входы всех триггеров. Каждый триггер имеет два устойчивых состояния и выполняет счет в одном двоичном разряде. Поэтому счетчик с модулем счета Кс = 7 должен состоять из m триггеров, чтобы выполнялось неравенство
При m = 3 Кс = 7 < 23 = 8, следовательно, проектируемый счетчик должен быть выполнен на трех триггерах.
Составим таблицу (табл.4) состояний триггеров счетчика, где примем следующие обозначения: Q1, Q2, Q3 – состояния первого, второго и третьего триггеров до прихода импульса (n) и после его прихода (n +1).
Таблица 4
| Импульс | n | n + 1 | ||||
| Q1 | Q2 | Q3 | Q1 | Q2 | Q3 | |
Общее число состояний превышает модуль счета, поэтому необходимо исключить последнее состояние, т.е. создать такие связи между триггерами, чтобы счетчик после седьмого импульса переходил из состояния 011 в состояние 000, а не в 111.
Выбираем для реализации счетчика JK триггеры с входами R, S, 3И – J, 3И – K, C и выходами 
и 
. Триггеры переключаются в новое состояние по срезу импульса на входе C. Для установки нуля счетчика подается импульс на объединенные входы R всех триггеров.
Из таблицы состояний видно, что триггер Т1 первого разряда работает в режиме счетного триггера (Т – триггера) и при комбинации Q2 = 1 и Q3 = 1 (седьмой импульс) должен остаться в состоянии Q1 = 1. Это можно осуществить, подав на объединенный вход К1 высокий уровень (К1 = 1), а на объединенный вход J1 – сигналы с выходов 
и 
через элемент ИЛИ. В этом случае на обоих входах триггера высокие уровни сохранятся до прихода шестого импульса, а после шестого входные сигналы примут значения J1 = 0; K1 = 1 и триггер сохранит состояние Q1 = 0.
Второй триггер должен работать в режиме счетного триггера (Т – триггера) с запуском от Q1 до прихода седьмого импульса. После седьмого импульса он должен перейти в состояние Q2 = 0. Это обеспечивается подачей на объединенный вход J2 сигнала с выхода Q1, а на объединенный вход К2 – сигналов с Q1 и Q3 через элемент ИЛИ. При таком включении состояние триггера Т2 изменяется с каждым импульсом на Q1, поскольку при этом на входах К2 и J2 будет высокий уровень. Седьмой импульс переводит Т2 в состояние Q2 = 0, так как при этом входные сигналы принимают значения К2 = 1; J2 = 0.
Триггер Т3 переходит в состояние Q3 = 1 при Q1 = 1; Q2 = 1,поэтому на входы J3 подаем сигналы с этих выходов. В состояние Q3 = 0 триггер Т3 должен перейти при Q1 = 0; Q2 = 1, поэтому входы К3 подключаем к выходам 
и Q2.
Для реализации счетчика выбираем микросхемы К155ТВ1(универсальный триггер) и К155ЛЛ1(элемент ИЛИ). Принципиальная электрическая схема счетчика представлена на рис.5.
Рис.5
Построим временную диаграмму работы счетчика. По приходе первого импульса на вход счетчика(объединенные входы С всех триггеров) по его срезу триггер Т1 переходит в состояние Q1 = 1. Состояние триггеров Т2 и Т3 при этом не изменяется, поскольку J2 = 0; J3 = 0(рис.15).
Второй импульс переводит Т1 в состояние Q1 = 1, а Т2 – в состояние Q2 = 1, поскольку J2 = 1; K2 = 1. Триггер Т3 сохраняет состояние Q3 = 0, т.к. J3 = 0. В момент прихода третьего импульса на входе J1 первого триггера сохраняется высокий уровень от и триггер Т1 переходит в состояние Q1 = 1. На входах Т2 действуют сигналы J2 = 0; K2 = 0, что вызывает Q2 = 1. Триггер Т3 сохраняет состояние Q3 = 0, т.к. J3 = 0. Четвертый импульс переводит Т1 в состояние Q1 = 1, T2 – в состояние Q2 = 0 (на его входах сигналы J2 = 1; K2 = 1), T3 – в состояние Q3 = 1, поскольку J3 = 1(Q1 = 1; Q2 = 1) и т.д. Седьмой импульс сохраняет состояние Q1 = 0 триггера Т1, т.к. во время его прихода 
; триггер Т2 переходит в состояние Q2 = 0 (на его входах J2 = 0; K2 = 1); триггер Т3 также переходит в состояние Q3 = 0 (на его входах J3 = 0; K3= 1)(рис.6).
 |
Поскольку синтез счетчиков сводится к определению логических функций, которым должны соответствовать сигналы на управляющих входах триггеров, то с целью упрощения решения этой задачи можно воспользоваться типовой методикой синтеза и минимизации комбинационных логических схем.
Учитывая таблицу переходов для выбранного нами в качестве основного JK-триггера (табл.5) и таблицу истинности разрабатываемого счетчика (табл.4), составим таблицу переходов триггеров счетчика (табл.6).
Таблица 5
| Вид перехода триггера | Вход J | Вход K |
| 0®0 | * | |
| 0®1 | * | |
| 1®0 | * | |
| 1®1 | * |
Таблица 6
| Импульс | Переход триггера | Вход J | Вход K |
| Q1=0®1 Q2=0®0 Q3=0®0 | J1=1 J2=0 J3=0 | K1=* K2=* K3=* | |
| Q1=1®0 Q2=0®1 Q3=0®0 | J1=* J2=1 J3=0 | K1=1 K2=* K3=* | |
| Q1=0®1 Q2=1®1 Q3=0®0 | J1=1 J2=* J3=0 | K1=* K2=0 K3=* | |
| Q1=1®0 Q2=1®0 Q3=0®1 | J1=* J2=* J3=1 | K1=1 K2=1 K3=* | |
| Q1=0®1 Q2=0®0 Q3=1®1 | J1=1 J2=0 J3=* | K1=* K2=* K3=0 | |
| Q1=1®0 Q2=0®1 Q3=1®1 | J1=* J2=1 J3=* | K1=1 K2=* K3=0 | |
| Q1=0®0 Q2=1®0 Q3=1®0 | J1=0 J2=* J3=* | K1=* K2=1 K3=1 |
Переносим данные о сигналах на управляющих входах триггеров в карты Карно. Охватываем контурами расположенные рядом 2, 4, 8, 16 единиц. При поведении в картах Карно контуров, охватывающих единицы, можно включать в эти контуры также и клетки, в которых функция не определена.
| 
| 
| 
|
|
|
|
| |||||
| J1 |  
| K1 |
| * | * | * | * | |||||
| * | * | - | * |
| - | ||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||
| J2 |
| * | * | K2 |
| * | * | |||||
|
| * | - |
| * | - | * | ||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||
| J3 |
| * | * | K3 |
| * | * | |||||
|
| - | * |
| * | * | - |
Исключив в контурах взаимодополняющие члены, запишем уравнения сигналов на управляющих входах триггеров:
Используя полученные уравнения, составляем принципиальную схему счетчика (рис.14).
2. Разработать схему последовательного суммирующего счетчика с модулем счета Кс = 7.
Если нет необходимости в высоком быстродействии счетчика, то целесообразна его реализация с последовательным переключением триггеров. При К с>10 в этом случае более простой оказывается схемная реализация счетчиков.
В последовательных счетчиках импульс подается только на вход первого триггера, который выполняет роль двоичного счетчика младшего разряда. С выхода первого триггера сигнал поступает на счетный вход второго и т.д. Каждый триггер осуществляет счет импульсов в своем разряде.
Количество триггеров в счетчике выбирается также, как и при проектировании параллельных счетчиков.
Рассмотрим таблицу состояний счетчика (табл.4).
Из таблицы видно, что три триггера имеют 8 устойчивых состояний. При Кс = 7 необходимо исключить одно избыточное состояние. После шестого импульса счетчик из состояния 101 должен перейти в исходное состояние 000. Это можно осуществить подачей на выводы R триггеров сигнала от комбинационной логической схемы, на выходе которой появляется высокий уровень, когда счетчик придет в состояние 101.
Для случая использования триггеров К155ТВ1 и микросхем К155ЛИ3 и К155ЛЛ1, принципиальная электрическая схема счетчика приведена на рис.7.
При переходе триггеров DD1 и DD3 в состояние Q1 = Q3 = 1 на входы элемента 2И-НЕ подается высокий уровень. С приходом седьмого импульса на выходе элемента 2И-НЕ появится низкий уровень, который подводится к входам R всех триггеров. Триггеры DD1 и DD3 переходят в состояние Q = 0.
 |
Рис.7
Поскольку каждый триггер работает в счетном режиме, то он переходит в новое состояние по срезу управляющего импульса, которым служит выходной сигнал предыдущего триггера. Выходным сигналом элемента 2И-НЕ после седьмого импульса счетчик возвращается в исходное состояние.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М., Электроника: Учебное пособие для приборостроительных специальностей вузов. –2-е изд., перераб. и доп.- М.:, Высшая школа, 1991. –622 с.
2. Забродин Ю.С.. Промышленная электроника: Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1982. –496 с.
3. Тугов Н.М. и др. Полупроводниковые приборы: Учеб. для вузов / Н.М. Тугов, Б.А. Глебов, Н.А. Чарыков; Под ред. В.А. Лабунова. – М.: Энергоатомиздат, 1990. –576 с.
4. Валенко В.С., Хандогин М.С. Электроника и микросхемотехника: Учебное пособие для вузов. – Мн.: Беларусь, 1991. –493 с.
5. Цифровые интегральные микросхемы: Справ. / М.И.Богданович, И.Н. Грель и др. –Мн.: Беларусь, 1991. –493 с.
6. Игловский И.Г., Владимиров Г.В. Справочник по слаботочным электрическим реле. –3-е изд., перераб. и доп. -Л.: Энергоатомиздат, 1990. – 550 с.
7. Электроника: Методические указания к выполнению контрольных работ студентами заочного факультета специальности Т.11.03.00 «Автоматизация технологических процессов и производств». / УО «ВГТУ». Сост. Рыжков Г.П. -Витебск: УО «ВГТУ», 2002. –23с.